Как забывается прошлое

Представьте, что вас избили хулиганы. Вполне возможно, что вы начнете бояться, что снова их повстречаете. Однако, этого может больше не произойти, и со временем страх уйдет.

Нейробиологи называют это явление “выпадением из памяти”, когда новые воспоминания заменяют старые, при этом связанные с ними эмоции также пропадают.

Новое исследование, проведенное в Массачусетском технологическом институте выявило ген, который крайне важен в процессе исчезновения воспоминаний. Активация этого гена, известного как Tet1, могла бы помочь людям с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР) заменить неприятные воспоминания более положительными.

Ген Tet1 управляет небольшой группой других генов, необходимых для выпадения из памяти.

“Если существует способ повысить экспрессию этих генов, то процесс выпадения из памяти может быть более активным”, сказал Цай журналу «Neuron» 18 сентября.

Новые и старые воспоминания

Команда Цая исследовала мышей с подавленным геном Tet1. Tet1, как и другие белки Tet, помогают регулировать модификации ДНК, которые определяют, будет ли ген выражен или нет. Белки Tet изобилуют в мозге, этот факт заставляет ученых думать о том, что они тесно связаны с запоминанием и изучением.

К удивлению ученых мыши без Tet1 отлично смогли сформировать воспоминания и изучить новые задачи. Однако различия проявились, когда команда начала изучать исчезновение воспоминаний.

Через некоторое время мыши с нормальным уровнем Tet1 переставали бояться вольера, то есть новые воспоминания заменяли старые.

Ли-Хуэй Цайдиректор Института изучения обучения и памяти Пикауэра

Выпадение из памяти не означает полную потерю воспоминаний. Опыт прошлого говорит мышам, что клетка опасна. Но новая память сообщает, что теперь она полностью безопасна. Таким образом, два воспоминания конкурируют друг с другом

У нормальных мышей побеждают более новые воспоминания. Однако, мыши с недостатком Tet1 продолжают бояться. “Они плохо запоминают новую информацию”, говорят ученые. “Как будто застревают в старых воспоминаниях”.

В ряде экспериментов на пространственную память ученые обнаружили, что мыши с недостатком гена Tet1 могут научиться проходить лабиринт, однако старые воспоминания у них преобладают.

Контроль генов памяти

Tet1 воздействует на память, изменяя уровень метилирования ДНК, управляющего доступом к генам. Высокий уровень метилирования блокирует активную область генов и препятствует их включению, в то время как более низкий уровень способствует их работе.

Многие белки, метилирующие ДНК уже идентифицированы, но Tet1 и другие белки вида Tet имеют обратный эффект, они деметилируют ДНК.

Команда MIT обнаружила, что у мышей с выключенным Tet1 уровень гидрометилирования (промежуточного шага в деметилировании) намного ниже в гиппокампе и коре (областях, отвечающих за обучение и память).

Изменения были наиболее очевидны в группе из 200 генов, включающих небольшую "компанию", так называемых, “непосредственных ранних генов”, которые ответственны за формирование памяти. У мышей без Tet1 непосредственные ранние гены были метилированы, то есть мало активны.

В активной области непосредственного раннего гена, известного как Npas4, который регулирует другие непосредственные ранние гены (как утверждает Йингкси Ли, доцент MIT), уровень метилирования близок к 60%, в то время, как у нормальных мышей он составляет 8%.

Ли-Хуэй Цайдиректор Института изучения обучения и памяти Пикауэра

Такой высокий уровень метилирования, мы считаем, объясняет, почему ген Npas4 неактивен у мышей с недостатком Tet1

Мэттью Лэттэладъюнкт-профессор поведенческой нейробиологии, Орегонский университет здоровья и науки

Способность регуляции генов откроет перед нами новые возможности лечения расстройств, в том числе и ПТСР

Поддержание баланса генов

Ученые также узнали, почему мыши с недостатком Tet1 могут запоминать новую информацию. В состоянии страха метилирование гена Npas4 снижается приблизительно до 20%, чего, в принципе, достаточно для того, чтобы Npas4 смог начать создавать новые воспоминания.

Вероятно, чувство страха настолько сильно, что оно активирует другие деметилированные белки (возможно Tet2 или Tet3), которые компенсируют недостаток Tet1.

Во время тестов на память мыши не испытывают подобных сильных эмоций, поэтому уровень метилирования остается высоким (приблизительно 40%), и Npas4 не включается.

Исследования говорят о том, что пороговый уровень метилирования необходим для экспрессии гена, в то время как Tet1 поддерживает низкий уровень метилирования, чтобы гарантировать необходимый баланс генов, отвечающих за формирование памяти.

Сейчас ученые ищут способы искусственного увеличения уровня Tet1 и регуляции воспоминаний. Они также изучают возможные последствия удаления сразу двух или трех ферментов Tet.